2020 국가직 7급 전기자기학 문제 정답 - 2020.9.26.

 

전기자기학-나정답(2021-05-29 / 498.5KB / 719회)

 

 2020년도 국가공무원 7급 공채 필기시험 전기자기학 나 책형 1 쪽 전기자기학 문 1. 전계       [V/m]인 자유공간에서 점(3, 2, 1) [m] 에서의 전하밀도  [C/m3]는? (단, 자유공간의 유전율은 이다) ① 12  ② 24  ③ 36  ④ 48  문 2. 라디오방송 신호가 주파수 800 [kHz]인 균일 평면파라고 할 때, 이 평면파가 비유전율   , 비투자율   인 선형, 균질, 무손실 매질 내를 전파할 때의 속도[m/s]는? (단, 공기 중에서의 전파속도는 ×   [m/s]이다) ① ×   ② ×   ③ ×   ④ ×   문 3.   에서 매질1( ＝ 4)과  ≥ 에서 매질2( ＝ 2)가 평면을 경계로 접해 있다. 매질1에 자계        [A/m]가 존재할 때, 매질2에서 자계   [A/m]는? (단, 자유공간의 투자율은 이다) ①     ②     ③     ④     문 4. 그림과 같이 길이   2.5 [m], 투자율  ＝ 100 인 자성체 코어 토로이드에 권선수 100회의 도선이 촘촘히 감겨 있다. 공극의 길이   0.25 [mm], 코어와 공극의 단면적   2.5 [cm2]일 때, 전류  ＝ 1.01 [A]를 인가하는 경우 발생하는 자속()[Wb]은? (단, 는 자유공간의 투자율이고, 공극에서 누설자속은 없다) ①  ②  ③  ④  문 5. 벡터자기포텐셜  ＝ －     [Wb/m]인 자유공간에서, 1 ≤  ≤ 2 [m],  ＝  , 0 ≤  ≤ 4 [m]인 영역의 면을 지나가는 자속[Wb]의 크기는? ① 3 ② 6 ③ 30 ④ 60 문 6. 무손실 매질에서 전파하는 균일 평면파의 전계   cos    [V/m]로 주어질 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 평면파의 진행방향은  이다. ② 평면파의 포인팅벡터의 방향은  이다. ③ 평면파의 주파수는 100 [MHz]이다. ④ 이 평면파는 자유공간이 아닌 매질에서 전파하고 있다. 문 7. 그림(A), (B)와 같이 자유공간에 놓인 무한길이 직선도선에 전류  [A]가 흐르고 있다. 길이  [m]의 막대도체가 일정한 속도   [m/s]로 이동할 때, 각각의 막대도체에 유도되는 기전력 [V]의 크기는? (단, 자유공간의 유전율과 투자율은 각각 와 이다) (A) (B) ① 0 0 ② 0   ln ③   ln 0 ④   ln   ln 문 8. 전도성이 좋은 매질( ≫ 1)내에서 전자기파의 위상상수(phase constant)      로 주어질 때, 군속도(group velocity) 는? (단, 는 전자기파의 각주파수이며, 매질의 유전율 , 투자율 , 도전율 는 주파수와 무관하다) ①     ②     ③    ④     2020년도 국가공무원 7급 공채 필기시험 전기자기학 나 책형 2 쪽 문 9. 자유공간에서 전계       [V/m]로 주어질 때, －20 [C]의 전하를 점(0, 0, 0)[m]⟶점(4, 0, 0)[m]⟶점(4, 2, 0)[m] 으로 이동할 경우 소모된 일의 양[J]은? ① 100 ② 200 ③ 400 ④ 800 문 10. 유전체의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 유전체는 선형, 균질, 완전유전체이고, 자유공간의 유전율은  , 유전체의 비유전율은 이다) ① 유전체의 유전율은 자유공간의 유전율과 유전체 비유전율의 곱이다. ② 절연강도란 유전체가 절연파괴 없이 견디어 낼 수 있는 최대 전계의 세기이다. ③ 공기 중에서 전계를 유전체( ≠)에 가하더라도 유전체 내부의 총 전계는 변하지 않는다. ④ 등방성 유전체에서 전속밀도의 방향과 전계 방향은 일치한다. 문 11. 특정 순간에 전계    [V/m], 균일한 자속밀도     [Wb/m2]가 있는 공간에 전하량 1 [C], 질량 1 [g]인 전하입자가   [m/s]의 속도로 들어갈 때, 자계에 의해 전하입자가 갖는 가속도[m/s2]는? ① －0.04 ② －0.04 ③ 0.04 ④ 0.04 문 12. 크기가    [A/m]인 균일한 자계가 있는 자유공간에 반경이 10 [m]인 원형코일이 자계의 방향과 30 °의 각으로 놓여 있을 때, 원형코일의 내부를 통과하는 자속[Wb]은? (단, 공기의 투자율   ×  [H/m]이다) ① ×  ② ×  ③ ×  ④ ×  문 13.       [V/m]의 전계에서 점 A(1, 1, 0) [m]와 점 B(2, 0, 3) [m] 사이의 전위차[V]의 크기는? ① 9 ② 10 ③ 11 ④ 12 문 14. 자속밀도       [mWb/m2]인 공간에 길이가 0.5 [m]이고 방향으로 1 [A]의 전류가 흐르는 직선 도선이 놓여 있을 때, 직선 도선이 받는 자기력  에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ①  의 방향은 전류가 흐르는 방향과 수직이다. ②  의 방향은 자속밀도 방향과 수직이다. ③  의 방향은    와   의 벡터 합으로 정해진다. ④  의 크기는  [N]이다. 문 15. 길이    [cm]인 동축케이블에서 내부도체의 반경    [mm]이고, 외부도체의 안쪽 반경    [mm]이다. 두 도체 사이에 도전율    [S/m]인 선형, 균질, 등방성 절연체로 채워져 있을 때, 그림과 같이 전압  [V]를 인가한 후 측정된 절연체의 저항  [Ω]은? (단, 도체는 완전도체이며, 동축케이블 양단의 가장자리 효과는 무시한다) ①  ln ×   ②  ln ×   ③  ln ×   ④  ln ×   문 16. 자속밀도   sin    [Wb/m2]인 공간에 저항    [Ω]이 연결된 반경 0.1 [m] 원형도체루프가 그림과 같이   인  평면에 놓여 있다. 이때 루프에 흐르는 전류[A]의 크기는? (단, 전류에 의해 생긴 자계는 무시한다) ① cos  ② cos  ③ cos  ④ cos  2020년도 국가공무원 7급 공채 필기시험 전기자기학 나 책형 3 쪽 문 17.    [m]과    [m]인 무한 평면에 각각 크기가 10 [A/m]인 균일한 면전류밀도가 서로 반대 방향으로 흐르고 있을 때, 점(0, 0,   ) [m]와 점(0, 0, ) [m]에서 각각의 자계  [A/m]는? ① 0,   ② 0,   ③   , 0 ④   , 0 문 18. 100 [MHz]에서 동작하는 전송선로 ㉠과 ㉡의 임피던스가 각각 49 [Ω]과 100 [Ω]일 때,    길이를 갖는 전송선로 ㉢을 이용하여 그림과 같이 임피던스 정합을 하고자 한다. ㉢의 단위길이당 인덕턴스 L ＝ 19.6 [H/m]으로 주어질 때, 전송선로 ㉢의 길이  [m]은? (단, 전송선로는 무손실이고, 는 전송선로에서 전파하는 신호의 한 파장 길이를 의미한다) ①    ②    ③    ④    문 19. 균일한 자속밀도  [Wb/m2]인 자유공간에 놓인 단면적  [m²], 권선수 회인 원형코일에  [A]의 전류가 그림과 같이 흐르고 있을 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 그림에서  [A․m 2]은 원형코일이 갖는 자기모멘트,  [N․m]는 원형코일에 작용하는 토크의 크기이다) ① 최대토크는   °일 때 발생한다. ② 자속밀도 의 크기는 sin  이다. ③ 토크의 방향은 자기모멘트 의 방향과 평행이다. ④ 토크의 방향은 자속밀도 의 방향과 평행이다. 문 20. 3차원 공간에서  평면을 기준면으로 영역1(  )은 유전율  , 투자율 의 매질이 채워져 있고, 영역2( ≥ )는 유전율  , 투자율 의 매질로 채워져 있다. 균일 평면파가 영역1에서 영역2를 향하여 입사할 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 모든 매질은 무손실, 선형, 등방성, 균질 매질이고,  ≠ ,     이며 는 자유공간의 투자율이다) ① 전반사(total reflection)가 발생하기 위해서는   이어야만 한다. ② 영역1과 영역2에서 전계 및 자계를 각각 3차원 벡터 와 로 표현할 때, 와 는 수직편파와 수평편파로 분리하여 나타낼 수 있다. ③ 경계면에 직각으로 입사하는 경우 입사편파에 상관없이   로 표현할 수 있다. (단, 와 는 경계면에서의 반사 및 투과계수이다) ④ 브루스터 각도(Brewster angle)는 수직 및 수평편파에 모두 존재한다.